(57)【要約】【課題】貯湯タンクに内蔵された熱交換器の入口端部と出口端部の位置関係を耐圧に強い位置とした熱交換器付貯湯タンクを提供する。【解決手段】覆椀状の上部鏡板１１２と、筒状の胴体１１３と、外部流体を加熱するための熱交換器１８とを備え、前記上部鏡板１１２内の側周面あるいは上面に前記熱交換器１８の出入口端部１１７、１１８がそれぞれ形成され、前記上部鏡板１１２下端部と前記胴体１１３上端部とが溶接された熱交換器付貯湯タンクで、前記上部鏡板１１２内に形成される熱交換器の出入口端部１１７、１１８は、一方を上部鏡板１１２の平面視前側で垂直方向中心線上に設けると共に、他方はこの一方の±１０°〜±９０°の角度に離れた位置で上下に重ならないように設けたものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
覆椀状の上部鏡板と、筒状の胴体と、外部流体を加熱するための熱交換器とを備え、前記上部鏡板内の側周面あるいは上面に前記熱交換器の出入口端部がそれぞれ形成され、前記上部鏡板下端部と前記胴体上端部とが溶接された熱交換器付貯湯タンクに於いて、前記上部鏡板内に形成される熱交換器の出入口端部は、一方を上部鏡板の平面視前側で垂直方向中心線上に設けると共に、他方はこの一方の±１０°〜±９０°の角度に離れた位置で上下に重ならないように設けた事を特徴とする熱交換器付貯湯タンク。
【請求項２】
前記熱交換器は、上部鏡板の平面視で垂直方向中心線上に設けたものを入口端部とし、蛇管は下方へ向かう程その径が大きくなる螺旋形状で端部には出口端部が設けられている事を特徴とする請求項１記載の熱交換器付貯湯タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、浴槽水や暖房用循環水等の外部流体を加熱するための熱交換器を内側上部に備えた貯湯タンクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の貯湯式給湯装置に於いては、図６に示されるように、給湯用の貯湯タンク１０１の上部鏡板１０２の内側に、浴槽水等の外部流体を加熱するための蛇管より成る熱交換器１０３を備えたものがあった（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−８５３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところでこの従来のものでは、熱交換器１０３の浴槽の循環回路と連通する入口端部１０４と出口端部１０５とは上部鏡板１０２に形成され、更にこの入口端部１０４と出口端部１０５とは、組み立てやすさ、メンテナンス性、配管レイアウト、溶接性、追い焚き性能等から、貯湯タンク１０１の平面視で正面側の中心線を中心に左右に±１０°未満の範囲の中で上下に重なって位置するように成形されるが、この入口端部１０４と出口端部１０５には熱交換器１０３である蛇管が溶接される為、エンボス加工が施されるので、面としての強度が弱くなって、加圧試験で入口端部１０４と出口端部１０５を結ぶ直線が最初に潰れてしまうと言う課題を有するものであった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は上記課題を解決する為、特にその構成を請求項１では、覆椀状の上部鏡板と、筒状の胴体と、外部流体を加熱するための熱交換器とを備え、前記上部鏡板内の側周面あるいは上面に前記熱交換器の出入口端部がそれぞれ形成され、前記上部鏡板下端部と前記胴体上端部とが溶接された熱交換器付貯湯タンクに於いて、前記上部鏡板内に形成される熱交換器の出入口端部は、一方を上部鏡板の平面視前側で垂直方向中心線上に設けると共に、他方はこの一方の±１０°〜±９０°の角度に離れた位置で上下に重ならないように設けたものである。
【０００６】
又請求項２では、前記熱交換器は、上部鏡板の平面視で垂直方向中心線上に設けたものを入口端部とし、蛇管は下方へ向かう程その径が大きくなる螺旋形状で端部には出口端部が設けられているものである。
【発明の効果】
【０００７】
以上のようにこの発明によれば、熱交換器の入口端部と出口端部とを、一方を上部鏡板の平面視前側で垂直方向中心線上に設けると共に、他方はこの一方の±１０°〜±９０°の角度範囲に離れた位置で上下に重ならないように設けたので、組み立てやすさ、メンテナンス性、配管レイアウト、溶接性、追い焚き性能等が良いことは勿論、耐圧性能でもエンボス加工した入口端部と出口端部とを結ぶ線が潰れる心配がなく、耐圧強度も十分で有り安心して使用出来るものである。
【０００８】
又請求項２によれば、熱交換器を下方へ向かう程その径が大きくなる螺旋形状としたので、熱交換後で温度低下した降下温水はそのまま降下し、この降下温水と置換する新たな高温水である上昇温水が螺旋に沿って上昇することとなり、降下温水と上昇温水との対流がスムーズに行われ、熱交換が効率良く行われるものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の一実施形態の貯湯式給湯風呂装置の概略構成図
【図２】同一実施形態の貯湯タンクの一部断面図
【図３】同一実施形態の熱交換器出入口端部一端側付近の断面図
【図４】同要部説明図
【図５】同蛇管の入口端部と出口端部の各種位置関係の比較図
【図６】従来の貯湯タンクの断面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次にこの発明の一実施形態の貯湯式給湯風呂装置を図面に基づいて説明する。
１はステンレス製で約３００Ｌ程度の容量を有して温水を貯湯する貯湯タンク、２はこの貯湯タンク１内の温水を循環させて加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニット、３は浴槽である。
【００１１】
４は貯湯タンク１とヒートポンプユニット２を循環可能に接続する加熱循環回路で、加熱循環ポンプ５を有し貯湯タンク１の下部に接続されたヒーポン往き管４ａ及び貯湯タンク１上部に接続されたヒーポン戻り管４ｂより構成され、貯湯タンク１下部の冷水をヒーポン往き管４ａを介してヒートポンプユニット２で加熱し、加熱された高温の温水を貯湯タンク１上部に戻して貯湯タンク１内に上から温水を貯湯していくものである。なお、貯湯タンク１の外周面には縦に複数個の貯湯温度センサ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを有しており、この貯湯温度センサ６が所定温度以上を検出することで貯湯量を検知するものである。
【００１２】
７は貯湯タンク１に水を供給する給水管、８は貯湯タンク１内の温水を出湯する出湯管、９は給水管７からの冷水と出湯管８からの温水を設定温度になるように混合する混合弁、１０は混合された設定温度の温水を給湯する給湯管、１１は給湯管１０の端部に設けられる蛇口である。１２は混合弁９の下流に設けた給湯温度センサ、１３は給湯量をカウントする給湯流量センサである。なお、１４は水道圧を所定の圧力に減圧する減圧弁、１５は加熱されることによる過圧を逃す圧力逃し弁である。これらによって給湯回路１６を構成しているものである。
【００１３】
１７は風呂循環回路で、貯湯タンク１内に設けられた下方へ向かう程その径が大きくなる螺旋形状の熱交換器としての蛇管１８と浴槽３とを風呂往き管１７ａ及び風呂戻り管１７ｂとで循環可能に接続するものである。１９は風呂循環回路１７に設けられた風呂循環ポンプ、２０は流水の有無を検出する流水センサ、２１は風呂循環回路１７を流れる浴槽水の温度を検出する風呂温度センサ、２２は浴槽水の水圧から浴槽３内の水位を検出する水位センサである。
【００１４】
２３は蛇管１８をバイパスして風呂往き管１７ａと風呂戻り管１７ｂとを接続するバイパス管で、三方弁よりなる流路切換弁２４がバイパス管２３と風呂戻り管１７ｂの接続部に設けられており、風呂循環回路１７を流れる温水を蛇管１８に流すか否かを選択的に切り換えるものである。
【００１５】
２５は給湯管１０途中から分岐されて風呂循環回路１７に接続され浴槽３への湯張りを行うための湯張り管、２６はこの湯張り管２５に設けられ浴槽３への湯張りの開始、停止を行う湯張り弁、２７は浴槽３への湯張り量をカウントする風呂流量センサである。なお、２８は湯張り管２５と水位センサ２２との間に設けられる二方弁で、湯張り時に一旦開弁して風呂戻り管１６ｂの湯張り管２５の接続位置から浴槽３までの配管のエアパージを行った後、閉弁して水位センサ２２で正確な水位を監視しながら湯張りを行えるようにするものである。
【００１６】
２９はヒートポンプユニット２の加熱制御を行う加熱制御部、３０は給湯及び風呂の制御を行う給湯風呂制御部である。
【００１７】
ここで、前記貯湯タンク１について図２に示した断面図に基づいて詳述すると、ステンレス板を深絞り加工により形成した覆椀状で頂部に温水取出し用の開口部１１１を有した上部鏡板１１２と、ステンレス板を筒状に形成した胴体１１３と、ステンレス板を深絞り加工により形成した椀状の下部鏡板１１４より構成されているものである。
【００１８】
前記上部鏡板１１２には、その側周面に側周面接続穴１１５と、その上部に上面接続穴１１６とが設けれている。
【００１９】
貯湯タンク１内に設けられる熱交換器としての前記蛇管１８はステンレス製管材を下方へ向かう程その径が大きくなる螺旋形状に巻回いしたものであり、その一端側は上部鏡板１１２の上面に直行する方向で、且つ上部鏡板１１２の平面視前側で垂直方向中心線上の位置に入口端部１１７が設けられて前記上面接続穴１１６に挿入固定されていると共に、他端側は上部鏡板１１２の側周面に略直行する方向で、且つ入口端部１１７を中心０°とした場合−１０°となる位置に出口端部１１８が設けられて前記側周面接続穴１１５に挿入固定されて、上下に重ならないように外して設けている。
【００２０】
そして、この貯湯タンク１の組み立て方を説明すると、先ず、上面接続穴１１６に蛇管１８の入口端部１１７を差し込み、上面接続穴１１６のバーリング端面と入口端部１１７を溶接固定する。そして、上部鏡板１１２の側周面接続穴１１５に蛇管１８の出口端部１１８を差し込み、側周面接続穴１１５のバーリング端面と出口端部１１８とを溶接固定する第１の工程を行う。
【００２１】
又第１の工程とは別に、下部鏡板１１４と胴体１１３とを横倒しにして、下部鏡板１１４の側周面端部と胴体１１３の一端部と突合わせ、胴体１１３の開放端側から入れ込んだ溶接用トーチ（図示せず）により内側から溶接する第２の工程を行う。
【００２２】
そして、第１の工程により蛇管１８が接続固定された上部鏡板１１２の側周面端部と、第２の工程により下部鏡板１１４が接続固定された胴体１１３の開放端の端部とを突合わせ、上部鏡板１１２の開口部１１１から溶接用トーチを蛇管１８より奥側の突合わせ面まで入れ込んで内側から溶接する第３の工程により貯湯タンク１が組み立てられる。
【００２３】
このように、蛇管１８を接続固定する工程と、上部鏡板１１２と胴体１１３とを接続固定する工程とを完全に分離したので、組み立てが容易になり工数が減ると共に蛇管１８を接続するのに特殊な治具を必要とせずに製造コストを下げることができる。
【００２４】
又一端を上面、他端を側周面に接続して蛇管１８を上部鏡板１１２内に収めるようにしたので、貯湯タンク１に貯められた温水の最も温度が高い最上部に配設することができ、貯湯タンク１内の熱を有効利用することができるものである。
【００２５】
ここで、この蛇管１８と上部鏡板１１２とを接続する部位の詳細を図３に基づいて説明する。なお、ここでは上面側について図示して説明するが、側面側においても同一構造であるので、その説明を省略する。
【００２６】
上面接続穴１１６の外周には、上部鏡板１１２の内方に突出した円形の平坦面１１９を有するエンボス部１２０がプレス加工により設けられている。このエンボス部１２０の中心には、バーリングのない円形の抜き穴より構成された上面接続穴１１６が開口されている。
【００２７】
入口端部１１７は、蛇管１８に連通した穴部１２１の内表面に風呂循環回路１７と接続するためのネジ部１２２が設けられていると共に、入口端部１１７の外周部先端には薄肉で先細円筒状の溶け代部１２３が設けられている。
【００２８】
そして、前記第１の工程において、入口端部１１７を上面接続穴１１６からその溶け代部１２３が外側に突出するように挿入し、この時、入口端部１１７が上面接続穴１１６に対して傾いていた場合であっても、上面接続穴１１６の開口端面と入口端部１１７の先細円筒状の溶け代部１２３の側周面は確実に全周が当接する。そのため、蛇管１８と入口端部１１７との取り付け角度精度に余裕が生じ、製造コストを抑制できる。
【００２９】
又上面接続穴１１６の穴径または溶け代部１２３の外径にバラツキが生じても、上面接続穴１１６の開口端面と入口端部１１７の先細円筒状の溶け代部１２３の側周面は確実に全周が当接し、上面接続穴１１６の穴径、又は、入口端部１１７の溶け代部１２３の外径の寸法精度に余裕が生じ、製造コストを抑制できる。
【００３０】
そして、突出した溶け代部１２３の側周面と上面接続穴１１６の開口端面付近を上部鏡板１１２の外側から円周溶接し、蛇管１８を上部鏡板１１２に固定するようにしている。
【００３１】
この溶接作業時に於いては、曲面形状の上部鏡板１１２に平坦面１１９を有するエンボス部１２０を形成し、この平坦面１１９に上面接続穴１１６を開口しているため、上面接続穴１１６から溶け代部１２３を均等に突出させることができ、上面接続穴１１６の全周を均一に溶接することができるものである。
【００３２】
又溶け代部１２３が溶け切ったことを目視することで上部鏡板１１２の外側から溶接が確実に行われたことを確認できると共に、上部鏡板１１２の内側から入口端部１１７の周囲に溶接による裏波が適切に生じているかを確認でき、確実な溶接作業を容易に行えると共に、蛇管１８の保持強度を確保できる。更には、溶接部近辺に不要な隙間が生じないため、隙間腐食の発生も防止できる。
【００３３】
更には、溶接時の入熱によってエンボス部１２０の平坦面１１９に歪みが生じても、エンボス部１２０は上部鏡板１１２から段付きに形成されているため、エンボス部１２０の外部に歪みは影響せず、上部鏡板１１２の変形を防止する。
【００３４】
なお、入口端部１１７の溶接時に於いては、溶接部位の近傍に上部鏡板１１２の下端部が存在するが、入口端部１１７の溶接時の熱影響による歪みは、エンボス部１２０によってその外部への変形が阻止されて、上部鏡板１１２の下端部の波打ちや開きが発生することなく、その後の工程の上部鏡板１１２と胴体１１３との円周溶接において確実な溶接が行える。
【００３５】
次に螺旋形状の蛇管１８の入口端部１１７と出口端部１１８の位置関係について図５に基づいて説明する。
イは従来のものと同様のもので、入口端部１１７を上部鏡板１１２の平面視前側で垂直方向中心線上に設けた状態で、これを中心０°とした時、出口端部１１８を０°〜±１０°未満の黒影の範囲の位置とした場合には、入口端部１１７と出口端部１１８とが上下で重なっているので、組み立て性、メンテナンス性、配管レイアウト、溶接性、追い焚き性は良いが、入口端部１１７と出口端部１１８とを結ぶ直線が潰れることから耐圧性が悪いものである。
【００３６】
ロはこの発明のもので、入口端部１１７を上部鏡板１１２の平面視前側で垂直方向中心線上に設けた状態で、これを中心０°とした時、出口端部１１８を±１０°〜±９０°で左右に分かれた黒影の範囲の位置とした場合には、入口端部１１７と出口端部１１８とが上下で重ならず耐圧性が良く、又入口端部１１７と出口端部１１８の接続部分が前側であるので、組み立て性、メンテナンス性、配管レイアウト、溶接性、追い焚き性等も良く、この±１０°〜±９０°の範囲内に入口端部１１７と出口端部１１８とを位置させるのが一番良いものである。
【００３７】
ハはその他を示すもので、入口端部１１７を上部鏡板１１２の平面視前側で垂直方向中心線上に設けた状態で、これを中心０°とした時、出口端部１１８を±９０°〜±１８０°で、上部鏡板１１２の平面視後側の黒影の範囲の位置とした場合には、入口端部１１７と出口端部１１８とが平面視では、上下に重なっているが距離的に反対側で離れているので、耐圧性は良いが、出口端部１１８が後側なので、組み立て性、メンテナンス性、配管レイアウト、溶接性は悪く、又追い焚き性については、入口端部１１７と出口端部１１８と１８０°位置がずれているので、蛇管１８は通常のものより半周長いか短いものとなり、長いものでは上部鏡板１１２から出てしまうので、短いものになるが、これだと蛇管１８全体が短くなって追い焚き性能は悪くなるものであり、従って上記の±１０°〜±９０°の範囲が一番良いものである。
【００３８】
このように、熱交換器を構成する蛇管１８の入口端部１１７と出口端部１１８とを、一方を上部鏡板１１２の平面視前側で垂直方向中心線上に設けると共に、他方はこの一方の±１０°〜±９０°の角度範囲に離れた位置で上下に重ならないように設けたので、組み立てやすさ、メンテナンス性、配管レイアウト、溶接性、追い焚き性能等が良いことは勿論、耐圧性能でもエンボス加工した入口端部１１７と出口端部１１８とを結ぶ線が潰れる心配がなく、耐圧強度も十分で有り安心して使用出来るものである。
【符号の説明】
【００３９】
１  貯湯タンク
１８  蛇管（熱交換器）
１１２  上部鏡板
１１３  胴体
１１５  側周面接続穴（抜き穴）
１１６  上面接続穴（抜き穴）
１１７  入口端部
１１８  出口端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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